KR20020009280A - Ink-jet Printer Head - Google Patents

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KR20020009280A
KR20020009280A KR1020000042863A KR20000042863A KR20020009280A KR 20020009280 A KR20020009280 A KR 20020009280A KR 1020000042863 A KR1020000042863 A KR 1020000042863A KR 20000042863 A KR20000042863 A KR 20000042863A KR 20020009280 A KR20020009280 A KR 20020009280A
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문재호
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Abstract

PURPOSE: A head of an inkjet printer is provided to discharge ink contained an ink chamber by using fluid pressure and to supply high quality resolution of a screen by standardizing droplet of the discharged ink. CONSTITUTION: A head for an inkjet printer comprises a nozzle plate(120) having plural nozzle holes(121); a base plate(110) forming an ink chamber and an ink supplier(101); an ink chamber(112) storing ink(1) by using fluid pressure; an ink discharging unit(130) discharging the ink contained in the ink chamber; a through holes(111) formed on the base plate corresponding to the nozzle hole; a chamber(131) installed on a side of the base plate to fill the fluid; an opening valve(132) opening or closing the through hole; a driving unit(133) driving the opening valve; an actuator supporting the opening valve by being mounted on the driving unit; a piezo-electric body(133A) installed on the opening valve; an electrode(133B) driving the piezo-electric body; inlet port(135) supplying the fluid into the chamber by being mounted on the ink discharging unit; and a controller controlling pressure of the fluid contained in the chamber.

Description

잉크젯 프린터 헤드{Ink-jet Printer Head}Inkjet Printer Head

본 발명은 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로서, 특히 공기 등의 유체압을 이용하여 잉크를 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 개선하여 고화질을 얻을 수 있는 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet printer head, and more particularly, to an inkjet printer head which can obtain high quality by improving the droplet shape of a discharge ink by discharging ink using a fluid pressure such as air.

종래의 잉크젯 프린터 헤드에 적용되는 대표적인 프린팅 방식은 박막 히터를 이용한 발열에 의해 잉크 버블을 형성하여 팽창 토출시키는 소위, 써멀(Thermal) 방식과, 압전체의 변위를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전체 구동방식 등이 있다.Representative printing methods applied to conventional inkjet printer heads include a so-called thermal method for expanding and discharging ink bubbles by heat generation using a thin film heater, and a piezoelectric driving method for discharging ink using displacement of the piezoelectric body. There is this.

도 1a 및 도 1b는 각각 써멀(Thermal) 방식 및 압전체 구동방식이 적용된 잉크젯 프린터 헤드의 단면을 개략적으로 나타내 보인 것으로서, 써멀(Thermal) 방식의 잉크젯 프린터 헤드(10)는 도 1a에 도시된 바와 같이 노즐플레이트(11)의 잉크챔버(13)에 설치된 박막 히터(14)를 이용하여 잉크(1)를 순간 가열함으로써 버블을 생성 팽창시켜 잉크챔버(13)에 압력을 가하게 됨에 따라 노즐홀(12) 부근의 잉크를 토출하여 분사하게 된다.1A and 1B schematically illustrate a cross section of an inkjet printer head to which a thermal method and a piezoelectric driving method are applied, respectively. The thermal inkjet printer head 10 of the thermal method is shown in FIG. 1A. As the ink 1 is instantaneously heated using the thin film heater 14 installed in the ink chamber 13 of the nozzle plate 11, bubbles are generated and expanded to apply pressure to the ink chamber 13, thereby providing a nozzle hole 12. The ink in the vicinity is ejected and ejected.

그리고, 압전체 구동방식의 잉크젯 프린터 헤드(20)는 도 1b에 도시된 바와 같이 노즐플레이트(22)와 대향되게 위치하도록 기판(21)에 설치된 피에조 액튜에이터(25)에 전원을 인가하여 변위시킴으로써, 잉크챔버(24)에 압력을 가하게 됨에 따라 노즐홀(23) 부근의 잉크를 토출하여 분사하게 된다The inkjet printer head 20 of the piezoelectric driving method is applied by displacing the piezo actuator 25 installed in the substrate 21 so as to face the nozzle plate 22, thereby displacing the ink. As pressure is applied to the chamber 24, the ink in the vicinity of the nozzle hole 23 is discharged and sprayed.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 써멀(Thermal) 방식 및 압전체 구동방식을 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 경우, 잉크를 단순히 밀어내는 기능만을 가지고 있어 버블의 소멸 및 압전체의 변위 소멸시, 토출되는 잉크 액적에 꼬리가 발생하게 된다. 이러한 잉크 액적 꼬리는 잉크의 표면장력과 점도에 의해 밀려나가면서 길게 늘어지기 때문에 여러개의 파편들이 발생하여 고해상도의 화질을 얻어내기가 어려운 문제점이 있다.However, the inkjet printer head using the conventional thermal method and the piezoelectric driving method as described above has only a function of simply pushing out the ink, so that when the bubble disappears and the piezoelectric displacement is extinguished, the ejected ink droplet has a tail. Will occur. Since the ink droplet tail is elongated while being pushed out by the surface tension and viscosity of the ink, a plurality of fragments are generated, which makes it difficult to obtain high resolution image quality.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 해결과제는 상술한 바와 같은 종래의 잉크 토출 방식이 가지는 문제점을 개선하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 잉크 챔버에 충전된 잉크를 기체 또는 액체 등의 유체 압력을 이용하여 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 정형화된 상태로 개선하여 고해상도의 화질을 얻을 수 있는 잉크젯 프린터 헤드를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the problems of the conventional ink ejection method as described above, an object of the present invention is to use the fluid pressure, such as gas or liquid to the ink filled in the ink chamber It is an object of the present invention to provide an inkjet printer head capable of obtaining a high resolution image quality by improving the droplet shape of a discharge ink to a standardized state by discharging the ink.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 잉크 챔버에 충전된 잉크를 기체 또는 액체 등의 유체 압력을 이용하여 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 정형화된 상태로 토출시킬 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide an ink ejecting method of an ink jet printer head capable of ejecting the droplet shape of the ejecting ink in a standardized state by ejecting the ink filled in the ink chamber using a fluid pressure such as gas or liquid. To do this.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래 잉크젯 프린터 헤드의 유형을 개략적으로 나타내 보인 단면도.1A and 1B are cross-sectional views schematically showing types of conventional inkjet printer heads, respectively.

도 2는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드를 개략적으로 나타내 보인 단면구성도,2 is a cross-sectional view schematically showing an inkjet printer head according to the present invention;

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드의 동작상태를 설명하기 위해 도시한 단면도.3A to 3D are cross-sectional views for explaining an operating state of the inkjet printer head according to the present invention shown in FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

101...잉크통로 102...잉크챔버Ink passage 101 Ink chamber

110...기판 111...관통공110 ... substrate 111 ... through-through

120...노즐플레이트 121...노즐홀120 Nozzle plate 121 Nozzle hole

130...잉크토출수단 131...챔버130 Ink delivery unit 131 Chamber

132...개폐밸브 133...구동수단132 ... opening and closing valve 133 ... driven means

133A...압전체 133B...전극133A ... piezoelectric 133B ... electrode

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드는, 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트와, 잉크공급로 및 잉크챔버를 형성하도록 상기 노즐플레이트에 인접되게 설치되는 기판을 포함하는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 상기 기판을 사이에 두고 상기 노즐플레이트와 대응되는 위치에는, 소정 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시키기 위한 잉크토출수단이 구비된 것을 특징으로 한다.An inkjet printer head according to the present invention for achieving the above object, an inkjet printer head including a nozzle plate having a plurality of nozzle holes formed thereon, and a substrate disposed adjacent to the nozzle plate to form an ink supply path and an ink chamber. The ink discharging means for discharging ink filled in the ink chamber to the nozzle hole is provided at a position corresponding to the nozzle plate with the substrate interposed therebetween.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 잉크토출수단은, 상기 노즐홀과 대응되도록상기 기판에 형성된 관통공과; 상기 유체가 충전되도록 상기 기판의 일측에 마련되는 챔버와; 상기 관통공을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및 상기 개폐밸브를 구동시키기 위한 구동수단;을 포함하여 구성된다.According to a feature of the invention, the ink discharging means, the through hole formed in the substrate so as to correspond to the nozzle hole; A chamber provided at one side of the substrate to fill the fluid; An on / off valve for selectively opening and closing the through hole; And driving means for driving the on / off valve.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 구동수단은 상기 개폐밸브를 승강운동 가능하게 지지하는 액튜에이터로서, 상기 개폐밸브상에 적층되도록 설치된 압전체와, 상기 압전체를 구동시키기 위한 전극 및 상기 전극에 전원 인가를 위해 마련되는 전원인가수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.According to one aspect of the invention, the drive means is an actuator for supporting the opening and closing valve to move up and down, the piezoelectric element is installed so as to be stacked on the opening and closing valve, the electrode for driving the piezoelectric body and applying the power to the electrode It is preferably configured to include a power applying means provided for.

그리고, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법은, 기판과 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트의 사이에 형성된 잉크챔버에 잉크를 공급하여 충전시키는 잉크공급단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 소정 유체를 부분적으로 접촉시켜 압력을 인가하는 가압단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시켜 분사하는 잉크토출단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 인가된 유체의 압력을 해제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ink ejecting method of the inkjet printer head according to the present invention for achieving the above another object, the ink supply step of supplying and filling the ink to the ink chamber formed between the substrate and the nozzle plate formed with a plurality of nozzle holes; ; A pressurizing step of applying pressure by partially contacting a predetermined fluid with the ink filled in the ink chamber; An ink ejecting step of ejecting and ejecting ink filled in the ink chamber into the nozzle hole; And releasing the pressure of the fluid applied to the ink filled in the ink chamber.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 헤드 프린터 헤드를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an inkjet head printer head according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드(100)는, 복수의 노즐홀(121)이 형성된 노즐플레이트(120) 및 그와 나란하게 인접되도록 설치되어 잉크공급로(101)와 잉크챔버(102)를 형성하는 기판(110)과, 공기 등의 기체 또는 소정의 액체 등과 같은 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버(112)에 충전된잉크(1)를 상기 노즐홀(121)로 토출시키기 위한 잉크토출수단(130)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the inkjet printer head 100 according to the present invention is installed so as to be adjacent to the nozzle plate 120 having the plurality of nozzle holes 121 and parallel thereto, and the ink supply path 101 and the ink chamber ( The ink 110 filled in the ink chamber 112 is discharged to the nozzle hole 121 by using the substrate 110 forming the 102 and the pressure of a fluid such as air or a predetermined liquid. It is configured to include an ink discharge means 130 for.

본 발명에 따르면 상기 잉크토출수단(130)은, 상기 노즐홀(121)과 대응되게 위치하도록 상기 기판(110)에 형성된 관통공(111)과, 상기 유체가 충전되도록 상기 기판(110)의 일측에 마련되는 챔버(131)와, 상기 관통공(111)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(132) 및 상기 개폐밸브(132)를 구동시키기 위한 구동수단(133)을 포함한다.According to the present invention, the ink discharging means 130 may include a through hole 111 formed in the substrate 110 to correspond to the nozzle hole 121, and one side of the substrate 110 to fill the fluid. It includes a chamber 131 provided in, the opening and closing valve 132 for selectively opening and closing the through hole 111 and the driving means 133 for driving the opening and closing valve 132.

상기 구동수단(133)은 상기 개폐밸브(132)를 승강운동 가능한 상태로 지지할 수 있는 다양한 형태의 액튜에이터를 포함하는 것으로서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 개폐밸브(132)상에 적층되도록 설치된 압전체(133A)와, 상기 압전체(133A)를 구동시키기 위한 전극(133B) 및 상기 전극(133B)에 전원을 인가하기 위한 전원인가수단(미도시)을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The driving means 133 includes various types of actuators capable of supporting the opening / closing valve 132 in a lifting and lowering state. It is preferably configured to include a piezoelectric material 133A, an electrode 133B for driving the piezoelectric material 133A, and a power applying means (not shown) for applying power to the electrode 133B.

본 발명에 따르면, 상기 잉크토출수단(130)은 상기 챔버(131)에 유체를 공급해주기 위한 유입구(135)와 펌프 등의 유체공급기(미도시), 상기 구동수단(133) 및 유체공급기와 연계하여 상기 챔버(131)에 충전된 유체의 압력을 제어하기 위한 제어기(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 미설명 부호 ()는 상기 챔버의 기밀 유지를 위해 설치된 씰링부재를 나타낸 것이다.According to the present invention, the ink discharging means 130 is associated with a fluid supply (not shown) such as an inlet 135 and a pump for supplying fluid to the chamber 131, the driving means 133, and a fluid supply. It may be configured to further include a controller (not shown) for controlling the pressure of the fluid filled in the chamber 131. Here, reference numeral () denotes a sealing member installed for maintaining the airtightness of the chamber.

이하에서는 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상기한 바와 구성을 가지는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 동작과정과 함께 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, an ink ejecting method of an inkjet printer head according to the present invention will be described along with an operation process of the inkjet printer head according to the present invention having the above-described configuration with reference to FIGS. 3A to 3D.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 잉크공급로(101)를 통하여 잉크챔버(102)에 잉크(1)가 충전된 상태에서 상기 전극(133B)에 전원을 인가하게 되면, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 압전체(133A)가 상하로 변위구동되어 상기 개폐밸브(132)를 승강시키게 된다. 이러한 동작은 실제로 수마이크로초 단위로 이루어지며, 잉크 토출 속도 등에 따라 상기 제어기를 통하여 제어 가능하도록 되어 있다.First, when power is applied to the electrode 133B while the ink 1 is charged in the ink chamber 102 through the ink supply passage 101 as shown in FIG. 3A, as shown in FIG. 3B. As described above, the piezoelectric body 133A is displaced up and down to elevate the on / off valve 132. This operation is actually performed in units of several microseconds, and can be controlled through the controller according to the ink ejection speed or the like.

상기 압전체(133A)의 구동에 따라 상기 개폐밸브(132)가 개구되면, 상기 챔버(131)에 일정한 압력을 유지하며 충전된 공기(유체)가 도 3c에 도시된 바와 같이 잉크챔버(102)로 유출되어 잉크(1)를 가압함으로써 노즐홀(121)로 잉크(1)를 토출시켜 분사하게 된다.When the on-off valve 132 is opened by driving the piezoelectric body 133A, the air (fluid) charged while maintaining a constant pressure in the chamber 131 is transferred to the ink chamber 102 as shown in FIG. 3C. By flowing out, the ink 1 is discharged and pressurized to eject the ink 1 into the nozzle hole 121 to eject the ink.

이때, 도 4d에 도시된 바와 같이 잉크(1)가 노즐홀(121)을 완전히 빠져나간 이후에도 잉크(1)에 일정 시간 지속시켜 공기압을 가함으로써 토출 잉크의 액적에 발생되는 꼬리부를 완전히 밀어내어 정형의 잉크 액적을 얻을 수 있게 된다.At this time, even after the ink 1 completely exits the nozzle hole 121 as shown in FIG. 4D, the ink 1 is maintained for a predetermined time to apply air pressure to completely push out the tail portion generated in the droplets of the ejected ink. Ink droplets can be obtained.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 토출 방법에 따르면, 잉크 토출과정에 있어서 상기 챔버(131)에는 상기 유입구(135) 및 유체공급기를 통하여 새로운 공기가 유입되어 보충되며, 상기 제어기는 상기 챔버(131)내에 충전된 공기의 압력을 일정한 상태로 유지할 수 있도록 제어하게 된다. 본 실시예에 있어서 적용된 유체는 공기를 예로 들어 설명하였으나, 다양한 형태의 기체 및 액체 등을 모두 포함하는 유체의 적용이 가능함은 물론이다.According to the ink ejection method of the inkjet printhead according to the present invention as described above, in the ink ejection process, new air is introduced into the chamber 131 through the inlet 135 and the fluid supply and is replenished. The pressure of the air charged in the chamber 131 is controlled to be maintained in a constant state. Although the fluid applied in the present embodiment has been described using air as an example, it is, of course, possible to apply a fluid including all kinds of gases and liquids.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법 및 그 방법이 적용된 잉크젯 프린터 헤드에 따르면, 노즐홀을 통과하는 토출 잉크 액적이 정형화된 상태로 토출됨과 동시에 유체압에 의해 이동속도 및 건조속도가 빨라 선명한 고화질의 화상을 얻을 수가 있다.As described above, according to the ink ejection method of the inkjet printhead according to the present invention and the inkjet printhead to which the method is applied, the ejection ink droplets passing through the nozzle hole are ejected in a normalized state and at the same time the moving speed is controlled by the fluid pressure. And the drying speed is fast, it is possible to obtain a clear high-quality image.

본 발명은 상술한 특정 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention described in the claims. .

Claims (8)

복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트와, 잉크공급로 및 잉크챔버를 형성하도록 상기 노즐플레이트에 인접되게 설치되는 기판을 포함하는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,An inkjet printer head comprising: a nozzle plate having a plurality of nozzle holes formed thereon; and a substrate disposed adjacent to the nozzle plate to form an ink supply path and an ink chamber. 상기 기판을 사이에 두고 상기 노즐플레이트와 대응되는 위치에는, 소정 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시키기 위한 잉크토출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.And an ink ejecting means for ejecting the ink filled in the ink chamber into the nozzle hole at a position corresponding to the nozzle plate with the substrate interposed therebetween. 제1항에 있어서, 상기 잉크토출수단은,The ink ejecting means of claim 1, 상기 노즐홀과 대응되게 위치하도록 상기 기판에 형성된 관통공과;A through hole formed in the substrate so as to correspond to the nozzle hole; 상기 유체가 충전되도록 상기 기판의 일측에 마련되는 챔버와;A chamber provided at one side of the substrate to fill the fluid; 상기 관통공을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및An on / off valve for selectively opening and closing the through hole; And 상기 개폐밸브를 구동시키기 위한 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는잉크젯 프린터 헤드.Inkjet printer head comprising a; drive means for driving the on-off valve. 제2항에 있어서, 상기 잉크토출수단은,The ink ejecting means of claim 2, 상기 챔버에 설치되어 상기 유체의 유출을 제어하기 위한 유입구와, 상기 구동수단과 연계하여 상기 챔버에 충전된 유체의 압력을 제어하기 위한 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.And a controller installed in the chamber for controlling the outflow of the fluid and a controller for controlling the pressure of the fluid filled in the chamber in association with the driving means. 제2항에 있어서, 상기 구동수단은,The method of claim 2, wherein the driving means, 상기 개폐밸브를 승강운동 가능하게 지지하는 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.And an actuator for supporting the opening / closing valve in a liftable manner. 제4항에 있어서, 상기 액튜에이터는,The method of claim 4, wherein the actuator, 상기 개폐밸브상에 적층되도록 설치된 압전체와, 상기 압전체를 구동시키기 위한 전극체 및 상기 전극체에 전원 인가를 위해 마련되는 전원인가수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.And a piezoelectric body installed to be stacked on the on-off valve, an electrode body for driving the piezoelectric body, and power applying means provided for applying power to the electrode body. 제1항 내지 제5중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 유체는 공기압에 의해 버블로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.And the fluid is formed into a bubble by air pressure. 기판과 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트의 사이에 형성된 잉크챔버에 잉크를 공급하여 충전시키는 잉크공급단계와;An ink supply step of supplying and filling ink to an ink chamber formed between the substrate and a nozzle plate having a plurality of nozzle holes; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 소정 유체를 부분적으로 접촉시켜 압력을 인가하는 가압단계와;A pressurizing step of applying pressure by partially contacting a predetermined fluid with the ink filled in the ink chamber; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시켜 분사하는 잉크토출단계와;An ink ejecting step of ejecting and ejecting ink filled in the ink chamber into the nozzle hole; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 인가된 유체의 압력을 해제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법.Releasing the pressure of the fluid applied to the ink filled in the ink chamber. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 유체는 공기압에 의해 버블로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법.And the fluid is formed into bubbles by air pressure.
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